Para resolver essa questão, assista uma aula sobre Eletrodinâmica.
1. (UERJ 2008) O circuito abaixo é utilizado para derreter 200 g de gelo contido em um recipiente e obter água aquecida.
No momento em que a chave C é ligada, a temperatura do gelo é igual a 0 ºC. Estime o tempo mínimo necessário para que a água no recipiente A atinja a temperatura de 20 0C.
GABARITO:
1. Sabemos que potência é energia dividida por tempo e sabemos que energia e quantidade de calor são a mesma coisa. Logo, podemos escrever:
P*t = Q
O nosso objetivo é encontrar a potência e a quantidade de calor desse sistema para, assim, encontrarmos o tempo necessário pra transformar todo o gelo em água.
Encontremos primeiro a quantidade de calor necessária:
L = 80 cal/g
Calor latente pra transformar o gelo em água:
Q=m L = 80 x 200 = 16000cal
Calor específico para aquecer a água até 20°:
Q=m c ΔT = 200 x 1 x 20 = 4000cal
Somando a quantidade de calor total:
Q = 16000 + 4000 = 20000cal = 84000J
Atenção: essa mudança de escala é sempre dada na primeira página da folha da UERJ.
Agora vamos encontrar a potência do resistor. Para acharmos a potência, temos que achar a corrente que passa pelo resistor. Como os resistores estão em série, a corrente é a mesma pra todos os resistores e é definida a partir da lei de Ohm.
V = Ri
Sendo R a soma das resistências, pois os resistores estão em série, temos:
100 = (5 + 5 + 8 + 2) x i
i= 5A
Sabemos que P = Ri²
P = 8×5² = 200W
Agora já temos tudo o que precisávamos:
Pxt = Q
200xt = 84000
t= 420 s ou 7 min
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